Введение 2
Глава 1. Современные инструменты для создания трехмерной информационной модели подземных коммуникаций 5
1.1. Системная архитектура для управления и 3D визуализации подземных коммуникаций 5
1.2. Переход от 2d к 3d 6
1.3. Отсутствие вертикальных элементов 7
1.4. Визуализация поворотов цилиндрических трубопроводов 8
1.5. Визуализация условных знаков в трехмерном пространстве 9
1.6. BIM технологии 10
1.6. Опыт использования трехмерного информационного моделирования 12
1.7. Оборудование и программное обеспечение, использованное в исследовании 15
1.8. Общие положения о подземных коммуникациях 22
Глава 2. Моделирование подземных коммуникаций 29
2.1. Территориальные границы реализации проекта 29
2.2. Анализ инженерных сетей по существующей данным 30
2.3. Создание планово-высотного обоснования для съемки подземных коммуникаций 33
2.4. Топографическая съемка тестового полигона 36
2.5. Создание цифровой модели местности 37
2.6. Создание информационной модели 41
Заключение 51
Литература 53
Список принятых сокращений 55
Приложения
Мы все являемся очевидцами того, как процесс урбанизации во всем мире растет стремительными темпами. Вместе с городами растет как население, так и спрос на коммунальные услуги (электричество, газ, вода и т.д.), что в свою очередь, приводит к значительному увеличению плотности подземных коммуникаций и сетей на уже освоенных территориях. Для эффективного управления обширными подземными сетями управляющим компаниям требуются все более обширные знания о положении и структуре этих сетей. В частности, важно иметь возможность визуализировать эти подземные коммуникации.
Визуализация инженерных сетей с самого начала их развития осуществлялась на двумерных (2D) картах, вне зависимости от способа отображения (бумажные схемы, планы или ГИС, САПР). Однако, такой вид отображения неизбежно сопряжен с путаницей и неправильной интерпретацией, содержащейся в нем информации. Во-первых, основная трасса трубопроводов или кабелей каждой сети в большинстве своем одинакова, что приводит к наложению линий на карте. Чтобы избежать такого наложения, некоторые компании смещают линию трубопровода, повышая таким образом удобочитаемость карты. Однако такой подход может ввести в заблуждение неосведомленных пользователей. Во-вторых, трассы различных инженерных сетей также перекрываются, из-за этого объединение нескольких трубопроводов на одном плане - задача трудоемкая и требующая значительных временных затрат. В-третьих, большое количество отдельных частей коммуникаций (клапаны) и характеризующих их свойств (таких как глубина заложения, уклон) обозначены условными знаками, либо вообще находятся в отдельном от карты документе, это приводит к трудностям понимания и интерпретации карт неспециалистами и малоквалифицированными работниками на местах. И, наконец, некоторые из видов подземных коммуникаций (например, канализация) содержат значительное количество вертикальных элементов, визуализация которых на 2D-KapTax осуществляется только в виде условных знаков (либо вообще не принимается во внимание). Так, несовершенство 2Б-карт, а также некомпетентность работников, разрозненность имеющейся информации и т.д., увеличивает в разы время поиска и локализации участков подземных коммуникаций, например, во время аварий (на газопроводах, теплотрассах электрических сетях).
Трехмерное информационное моделирование подземных коммуникаций способно решить многие из упомянутых выше недостатков. Оно является необходимым этапом развития городских трубопроводных и кабельных систем, поскольку может четко отобразить положение и пространственную взаимосвязь всех трубопроводов. С помощью ИМПК могут быть созданы не только отображения трубопроводов любого вида и конфигурации, но и их спецификации. Таким образом можно повысить оперативность проведения кадастровых и ремонтно-строительных работ, повысить достоверность, устранить противоречивость и облегчить процедуру ввода-вывода информации об инженерных коммуникационных сетях, постоянно обновлять, и актуализировать карты, упростить доступ к необходимым картам, облегчить проектирование и оценивание новых подземных коммуникаций и т.д.
Целью данной работы является создание трехмерной информационной модели подземных коммуникаций.
Для реализации проекта необходимо решить ряд практических задач, а именно:
> Изучить теоретические аспекты перехода к информационным моделям;
> Найти и проанализировать имеющиеся материалы о подземных коммуникациях;
> Провести рекогносцировку тестового полигона;
> Создать планово-высотную сеть 1:500М;
> Провести топографическую съемку тестового полигона, включая съемку всех сооружений подземных коммуникаций и элементов внешних признаков сетей;
> Обнаружить скрытые подземные коммуникации с помощью трассоискателя;
> Создать по полученным данным трехмерную информационную модель подземных коммуникаций;
В результате выполнения выпускной квалификационной работы были изучены все теоретические аспекты информационного моделирования объектов и в частности подземных коммуникаций. Рассмотрены преимущества и примеры использования данной технологии.
Усовершенствованы навыки работы с таким геодезическим оборудованием, как: роботизированный тахеометром Trimble S8, электронный тахеометр Trimble M3 DR 5”, индукционный трассоискатель C.A.T.+ Genny.
Освоены программные продукты Кредо (Кредо Дат 5.0, Кредо Линейные изыскания, Кредо Трансформ) и Autodesk (Revit, AutoCAD).
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы:
У Проанализированы инженерные сети по существующим данным, проведены рекогносцировочные работы;
У Создана планово-высотная сеть 1:500М;
У Проведена топографическая съемка подземных коммуникаций и характерных элементов ситуации;
У Уточнены по данным рекогносцировки, а затем обнаружены скрытые коммуникации, измерена глубина их заложения;
У На основе топографической съемки создана цифровая модель местности;
Описана методология решения данных задач.
Достигнута главная цель данной работы, а именно: создана информационная модель подземных коммуникаций. Ход работы и примененные методы создания также описаны.
Точность полученной модели соответствует точности исходных данных. В нашем случае исходными данными являлись: топографическая съемка 1:500М, построенная на ее основе цифровая модель местности и значения глубины залегания подземных коммуникаций, измеренные трассоискателем. Можно утверждать, что существует прямая связь между точностью выбранного метода съемки и точностью моделирования. То есть, чем точнее метод съемки, тем точнее будет его модель.
В будущем, полученная модель подземных инженерных сооружений, после небольшой доработки может быть использована специалистами любого уровня (инженерами, рабочими), этому способствует:
> Наличие фотореалистичных элементов в трехмерном пространстве;
> Отсутствие наложения трасс подземных коммуникаций;
> Простота в использовании и интерпретации данных, содержащихся в модели;
Ее можно будет использовать в качестве:
> Исходных данных при проведении ремонтных работ на сетях подземных коммуникаций, что позволит обезопасить и увеличить скорость проведения работ;
> Источника чертежей отдельных участков или элементов, спецификаций, рабочей документации;
> Проектной среды для новых коммуникационных сетей. Это позволит исключить все ошибки до начала работ;
Несомненно, переход к информационным моделям является важнейшей задачей создания «умных городов» будущего и оптимизации подземного пространства. Однако, такой переход осложняется несовершенностью классических методов получения исходной пространственной информации о положении подземных коммуникаций. Но уже сейчас разрабатываются и предпринимаются попытки внедрения новых технологий, которые в будущем позволят полностью перейти к информационным моделям не только подземных коммуникаций, но и целых городов.
1. Y. Du, S. Zlatanova. An Approach for 3D Visualization of Pipelines//Knra^ Сычуаньская провинция, 2006, 3-15c.
2. Талапов В.В. Основы BIM: Введение в информационное
моделирование//Москва, 2011, 155-239c.
3. Комаров Р.В., Сапронов А.Е.// Классические методы создания обоснования и топографической съемки современными геодезическими инструментами: Учебно-методическое пособие к курсам повышения квалификации. //Казань, 2013, 82c
4. Г.В. Русаков// Геоинформационное моделирование подземных инженерных коммуникаций и его программно-аппаратная реализация// Екатеринбург//2000
5. Д. Вандезанд, Ф. Рид, Э. Кригел// Autodesk Revit: Официальный учебный курс, 2013,499-893
6. Dano Umar Lawal Abdul-Nasir Matori// Geovisualization of Sub-Surface Pipelines: A 3D Approach// Малайзия, 2011, 160-162с.
7. Джуманиязов З.А.// Дипломная работа: Сравнение современных методов поиска подземных коммуникаций//Казань, 2015, 10-70
8. Шерер С.Г .// Вкр: построение инфорационной модели подвала казанской городской астрономической обсерватории и подземных коммуникаций// Казань, 2018, 5-47
9. Левчук Г.П., Новак В.Е., Конусов В.Г.//Прикладная геодезия: Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. // Москва : Недра, 1981, 438с.
10. Autodesk, Эксплуатационная BIM-модель технологического комплекса/ Autodesk// Опыт успешного применения ПО Autodesk// Риджигрупп, 2016
11. Гипротюменнефтегаз//Конкурс Bentley Be Inspired// Установка предварительного сброса воды Север-Ванскорского месторождения// 2015
12. СП 11-104-97// Свод правил. Инженерно-геодезические изыскания для строительства. Часть II. Выполнение съемки подземных коммуникаций при инженерногеодезических изысканиях для строительства. // М.: ГОССТРОЙ России. - 2001.
13. ГОСТ Р 55024-2012// Сети геодезические. Классификация. Общие технические требования// ФГУП “ЦНИИГАиК”, Москва, 2013
14. ГКИНП-02-033-82// Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500//Москва, 1981
15. Главное управление геодезии и картографии при совете министров СССР// Правила начертания условных знаков на топографических планах подземных коммуникаций масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500// Москва, 1981
16. СП 333.1325800.2017// Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла// Москва, 2018
17. ГОСТ Р 57311-2016// Моделирование информационное в строительстве. Требования к эксплуатационной документации объектов завершенного строительства// Москва, 2018